書記が物理やるだけ#283 輻射伝熱から見た地球温暖化のエネルギー収支

輻射伝熱をもとに，地球温暖化のエネルギー収支について計算してみる。

問題

説明

地球は主に太陽から放射されたエネルギーを受け取り，一部は地表に吸収され，多くは反射により放出される。ここで温室効果ガスが一部の熱を吸収することで，熱が大気中に留まる。温室効果ガスである二酸化炭素やメタンなどが増加していることが，現在の地球温暖化の主な原因とされている。

ここで，地球が太陽から受ける輻射熱流束を太陽定数という。

解答

太陽表面における輻射熱流束はステファン・ボルツマンの式から導出できる。また，地球が太陽から受ける輻射熱流束を以下のように求め，これを太陽定数とおく。

地球表面近傍でのエネルギー収支のモデルを以下に示す。単純ではあるが，これより地表温度は大気の吸収率によることがわかり，地球温暖化の考察の基礎にできる。

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